| 研究課題/領域番号 |
21H01256
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分19020:熱工学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
早川 晃弘 東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (90709156)
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| 研究分担者 |
小林 秀昭 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30170343)
COLSON SOPHIE 東北大学, 流体科学研究所, 特任助教 (60898386)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 14,820千円 (直接経費: 11,400千円、間接経費: 3,420千円)
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| キーワード | アンモニア / 高圧燃焼 / 乱流燃焼 / レーザー計測 / LITGS / 温度定量計測 / 層流燃焼 / 酸素富化火炎 / 乱流火炎構造 / 乱流燃焼速度 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
燃焼器からの二酸化炭素排出低減を実現するために，アンモニア（NH3）の燃料利用が期待されている．ガスタービンなどの内燃機関では高温・高圧環境での乱流燃焼が行われている．そこで本研究では，高温・高圧環境におけるアンモニア火炎の層流火炎構造，また乱流燃焼速度などの乱流燃焼特性を，レーザー計測などを用いて実験的に明らかにすることを目的とする．さらに炭化水素燃料とアンモニアの燃焼特性を比較することにより，これら燃料の層流および乱流燃焼特性における差異を明らかにする．
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| 研究成果の概要 |
ガスタービンなどの内燃機関においては高温・高圧環境下の乱流燃焼が用いられているため，このような環境におけるアンモニアの燃焼特性解明は重要である．本研究では，高温・高圧環境下におけるアンモニア／空気予混合気に対して，火炎構造や乱流燃焼速度などを実験的に明らかにした．さらに，高圧環境における燃焼計測に向けてLITGS（Laser Induced Thermal Grating Spectroscopy）の高度化に関する研究を行い，既燃ガスの組成が計測精度に影響を及ぼすことを明らかにした．本研究で得られた知見はLITGSをアンモニア火炎に適用する場合に考慮すべき点であると考えられる．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
カーボンニュートラル実現に向けて，燃料としてのアンモニア利用が注目されている．本研究は燃焼器設計において重要となるアンモニア火炎の乱流燃焼特性を実験的に明らかにした．本研究の成果は燃焼器開発のための基礎的知見となることから社会的意義は大きい．またLITGSによる温度定量計測においては，計測精度の信頼性をシグナルコントラストという指標によって評価することができる可能性を示唆した．この事は，高圧環境下における燃焼計測の妥当性を検証するうえで重要である．さらに混合気組成が温度定量計測結果に影響を及ぼす事を実験的に示した事も，今後アンモニア燃焼等への研究展開において重要な点である．
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